《設(shè)施規(guī)劃與物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課件 第七章 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)施設(shè)計(jì)

1、第七章 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)施設(shè)計(jì)（CAFD)第一節(jié) 概述 第二節(jié) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)施布置 第三節(jié) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)施布置的績(jī)效分析與評(píng)價(jià)第四節(jié) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)施設(shè)計(jì)的未來(lái)展望第一節(jié) 概述一 、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)施設(shè)計(jì)的含義及發(fā)展二 、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)施設(shè)計(jì)的應(yīng)用三、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)施設(shè)計(jì)的前期工作一 、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)施設(shè)計(jì)的含義及發(fā)展 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)施設(shè)計(jì)（Computer Aided Facilities Design）即：在設(shè)施規(guī)劃的過(guò)程中充分利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)相關(guān)技術(shù)及軟件來(lái)完成布置建模、運(yùn)行分析、動(dòng)畫展示及其系統(tǒng)優(yōu)化。基本過(guò)程如：選址分析及計(jì)算、設(shè)施布置及參數(shù)選擇、系統(tǒng)修改等過(guò)程都是利用計(jì)算機(jī)來(lái)完成。第一節(jié) 概述 計(jì)算

2、機(jī)在設(shè)施規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，大體可以分為三個(gè)階段。第一階段：70年代前后。 這一階段由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，高級(jí)語(yǔ)言FORTRAN 、BASIC、COBOL等已經(jīng)成熟，這一階段共發(fā)展有140多種布置程序，形成了計(jì)算機(jī)在設(shè)施規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用的第一高潮。第二階段：70年代后期至80年代。 人機(jī)對(duì)話、圖像處理技術(shù)為核心的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)。第三階段：80年代中后期至今。 這一時(shí)期開始出現(xiàn)了以系統(tǒng)集成為主要趨勢(shì)的發(fā)展方向，目前，計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)正在方興未艾地推行。一、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)施設(shè)計(jì)的含義及發(fā)展概況 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)施設(shè)計(jì)的作用 機(jī)械作為人的四肢的延伸，計(jì)算機(jī)作為人的大腦的延伸，在設(shè)施規(guī)劃設(shè)計(jì)中起著十分重要的

3、作用。 （1）檢測(cè)分析 （2）仿真分析 （3）敏感度分析 （4）最大化 （5）瓶頸分析 （6）使得一些非正態(tài)分布便于 理解二 、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)施設(shè)計(jì)的應(yīng)用二 、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)施設(shè)計(jì)的應(yīng)用 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)施規(guī)劃設(shè)計(jì)的適用范圍 （1）利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)施規(guī)劃設(shè)計(jì)可以很方便的對(duì)設(shè)施設(shè)計(jì)的各個(gè)方面進(jìn)行研究。 （2）利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)施規(guī)劃可以對(duì)物料搬運(yùn)系統(tǒng)中的各個(gè)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)和選擇。 （3）計(jì)算機(jī)輔助規(guī)劃設(shè)計(jì)能夠用于規(guī)劃環(huán)境、設(shè)施布置和系統(tǒng)運(yùn)作分析及其優(yōu)化。 三、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)施設(shè)計(jì)的前期工作數(shù)據(jù)的收集和初步處理建立生產(chǎn)系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)場(chǎng)址選擇問(wèn)題計(jì)算機(jī)報(bào)價(jià)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的銷售系統(tǒng) 第二節(jié) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)

4、施布置一 、概述二 、FACTORYCAD在設(shè)施設(shè)計(jì)中的應(yīng)用三、新建生產(chǎn)（服務(wù)）系統(tǒng)的布置程序 （FACTORYPLAN） 目前設(shè)施規(guī)劃者能夠從功能強(qiáng)大的兩大類軟件中獲得巨大的收益。第一類軟件能夠提供規(guī)劃布置設(shè)計(jì)輔助服務(wù)。第二類就是仿真和運(yùn)行系統(tǒng)分析。軟件系統(tǒng)如STORM、FACTORYCAD、FACTORYPLAN和SPIRAC都能歸在第一類工具中，都是為布置設(shè)計(jì)服務(wù)的。而PROMODEL、FACTORYFLOW、FACTOR/AIM和ARENA可歸于第二類中，一般用于系統(tǒng)的模擬運(yùn)行分析。在此章后面部分，我們將簡(jiǎn)單地檢測(cè)一些計(jì)算機(jī)輔助設(shè)施規(guī)劃工具。一、概述二、FACTORYCAD在設(shè)施設(shè)計(jì)中

5、的應(yīng)用 1FACTORYCAD系統(tǒng)的概述 FACTORYCAD是一個(gè)功能強(qiáng)大的繪圖工具，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)和制造業(yè)的布置設(shè)計(jì)中。通過(guò)對(duì)AUTOCAD的二次開發(fā)，F(xiàn)ACTORYCAD使得無(wú)論是對(duì)新圖的設(shè)計(jì)還是對(duì)舊設(shè)計(jì)的修改、更新和編輯都變得簡(jiǎn)單明了。這些模塊可以從現(xiàn)有的庫(kù)中獲得，同時(shí)用戶也可以自己添加項(xiàng)目或模塊到圖庫(kù)中以備將來(lái)使用。其模塊都是以二維或三維模型來(lái)表示實(shí)物（如門、窗、桌椅、操作人員等），可以很直觀的從圖中知道整個(gè)系統(tǒng)的布置情況，其中還有制作動(dòng)畫的功能，可以把系統(tǒng)的運(yùn)行情況更直觀、更逼真地展現(xiàn)出來(lái)。二、FACTORYCAD在設(shè)施設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 2FACTORYCAD系統(tǒng)的圖形功能人機(jī)對(duì)話自

6、動(dòng)生成圖形對(duì)圖形進(jìn)行各種變化對(duì)圖形的顯示、觀察功能計(jì)算機(jī)報(bào)價(jià)系統(tǒng)其它功能如動(dòng)畫制作功能三、新建生產(chǎn)系統(tǒng)的布置程序（FACTORYPLAN） 新建生產(chǎn)（服務(wù)）系統(tǒng)有數(shù)十種以上程序，但最有代表性的是FACTORYPLAN，它是布置設(shè)計(jì)和分析的一項(xiàng)工具。該程序?qū)嶋H上是將美國(guó)工廠設(shè)計(jì)專家R.繆瑟?jiǎng)?chuàng)立的系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)SLP搬到計(jì)算機(jī)上來(lái)做。 三、新建生產(chǎn)系統(tǒng)的布置程序（FACTORYPLAN）1FACTORYPLAN的基本原理 它的基本出發(fā)點(diǎn)是要布置的各作業(yè)單位（部門）的相關(guān)程度，用各部門之間相互關(guān)系的密切度來(lái)衡量，并將密切程度分解為定量與定性兩個(gè)方面。定量因素由物流、信息流、價(jià)值流等確定；定性因素由專家

7、打分來(lái)評(píng)定，將兩個(gè)因素結(jié)合成一個(gè)部門間密切程度，其密切程度由高至低分別以A、E、I、O、U、X字母及相應(yīng)的4、3、2、1、0、1分值表示，并分別求出每個(gè)部門總密切度，其中n為部門總數(shù)，首先由計(jì)算機(jī)將總密切度最高的部門布置在圖中央，然后布置與該部門相互關(guān)系為A級(jí)的部門，往后是E級(jí)，依次布置所有的部門，最終得到一張根據(jù)密切度布置的理想布置圖。三、新建生產(chǎn)系統(tǒng)的布置程序（FACTORYPLAN）2FACTORYPLAN的用途 FACTORYPLAN能為一個(gè)新的建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)和對(duì)已有的布置做分析和再設(shè)計(jì)。一套完整的FACTORYCAD和FACTORYPLAN將允許規(guī)劃者能夠在繪制規(guī)劃與評(píng)價(jià)各種備選方案之

8、間輕松的切換。分析布置中各個(gè)不同的部門、工作中心、辦公室、倉(cāng)庫(kù)和制造單元的規(guī)劃布置。相互間的位置是否合理、是否符合物流量的主次關(guān)系。通過(guò)使用菜單項(xiàng)，設(shè)計(jì)者依據(jù)物流強(qiáng)度的強(qiáng)弱關(guān)系，對(duì)相關(guān)度大的部門做上標(biāo)記，盡可能靠近布置。FACTORYPLAN還可以為規(guī)劃計(jì)算出一個(gè)定量標(biāo)準(zhǔn)或是一個(gè)得分，作為量度。同時(shí)能夠用表示物流程度的各種尺寸和各種顏色的線條來(lái)繪制流程。操作者只需要輕輕點(diǎn)擊，并拖動(dòng)目標(biāo)就可以對(duì)工作單元進(jìn)行移動(dòng)，放置在不同的位置觀察這樣擺放對(duì)工廠有什么影響。最終找到一個(gè)最佳的方案。對(duì)新方案進(jìn)行打分。然后和以前的布置方案的得分比較進(jìn)而選擇更好的方案。三、新建生產(chǎn)系統(tǒng)的布置程序（FACTORYPLA

9、N）3FACTORYPLAN的操作步驟 第一階段：輸入活動(dòng)信息及收集的數(shù)據(jù)。即“翻譯階段”。本階段要列出各個(gè)部門的面積要求、活動(dòng)內(nèi)容及場(chǎng)地?cái)?shù)據(jù)。如圖所示：WC-1等代表工作部門單元的代號(hào)，部門類型及面積均已輸 入。如WC-2為檢驗(yàn)部門，顏色代號(hào)為2（即為黃色）。3FACTORYPLAN的操作步驟 第二階段：輸入部門之間的相互關(guān)系數(shù)據(jù)及信 息。即在計(jì)算部門之間的密切程度之后，將密 切程度關(guān)系及得分全重輸入表中。 三、新建生產(chǎn)系統(tǒng)的布置程序（FACTORYPLAN）三、新建生產(chǎn)系統(tǒng)的布置程序（FACTORYPLAN）3FACTORYPLAN的操作步驟 第三階段：自動(dòng)生成布置方案圖以及最優(yōu)化。在完成

10、前面兩個(gè)階段之后，即可通過(guò)FACTORYPLAN自動(dòng)生成布置方案圖。當(dāng)然產(chǎn)生的布置方案會(huì)有很多種，故而在此階段一般要與FACTORYOPT相結(jié)合使用，使布置方案最優(yōu)。如圖所示。 四、改進(jìn)現(xiàn)有生產(chǎn)（服務(wù)）系統(tǒng)的布置程序（FACTORYOPT） 現(xiàn)有的生產(chǎn)（服務(wù)）系統(tǒng)，經(jīng)常需要進(jìn)行布置，或者因增加（減少）產(chǎn)品的需求、或者因工藝改進(jìn)的需要、或者因降低成本的需要。因此在某種意義上，改進(jìn)現(xiàn)有的系統(tǒng)布置比新建系統(tǒng)布置更具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。 基于此FACTORYOPT經(jīng)常和FACTORY PLAN一塊使用，其目的在于確定各工作中心最理想的布置。從而得到最為理想的廠房布置。設(shè)計(jì)者在此程序中輸入物流關(guān)系數(shù)據(jù)，程

11、序?qū)⒏鶕?jù)數(shù)據(jù)的臨近程度給出一個(gè)毗鄰圖。根據(jù)空間情況， FACTORYOPT自動(dòng)生成一個(gè)優(yōu)化以后的布置圖。然而，設(shè)計(jì)者可以對(duì)此圖解進(jìn)行操控。 FACTORYOPT設(shè)置各種變量可以改變算法。通過(guò)對(duì)這些變量進(jìn)行設(shè)置，可能會(huì)產(chǎn)生24種組合。當(dāng)然，設(shè)施規(guī)劃者應(yīng)該能為他們的規(guī)劃算法找到正確的組合。第三節(jié) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)施布置的績(jī)效 分析與評(píng)價(jià)一 、FACTORY FLOW的概述二 、FACTORY FLOW的基本目標(biāo)及用途三、 FACTORY FLOW分析所需要的基本數(shù)據(jù) 輸入四、FACTORY FLOW操作步驟及實(shí)例分析一 、FACTORY FLOW的概述 FACTORY FLOW是一個(gè)布置分析工具。它能

12、夠在輸入生產(chǎn)和物料搬運(yùn)的數(shù)據(jù)后，自動(dòng)生成一個(gè)與實(shí)際相符的物流路徑。作為生產(chǎn)集成的結(jié)果，F(xiàn)ACTORY FLOW為規(guī)劃者提供了空間媒介和控制空間問(wèn)題的能力。軟件包含大量的混合數(shù)據(jù)，包括產(chǎn)品和零件文件等。如零件路徑、路徑距離、物料搬運(yùn)數(shù)據(jù)和固定成本、力度成本等等。因此關(guān)鍵路徑、潛在的瓶頸、生產(chǎn)流程效率都能夠很快地而且逼真地確定出來(lái)。系統(tǒng)也為檢驗(yàn)提供一系列詳盡的文本報(bào)告，包括單獨(dú)式和組合式成本。1FACTORY FLOW分析的典型目標(biāo)：評(píng)價(jià)物料搬運(yùn)要求刪除物料搬運(yùn)中的非增值過(guò)程盡可能的減少總的產(chǎn)品流程提高產(chǎn)品的流通率減少在制品數(shù)量為準(zhǔn)時(shí)制或成組技術(shù)生產(chǎn)提供物料流程設(shè)計(jì)與再設(shè)計(jì)分析評(píng)價(jià)布置的可行性與可

13、操作性二 、FACTORY FLOW的基本目標(biāo)及用途 二 、FACTORY FLOW的基本目標(biāo)及用途 2FACTORY FLOW在布置方案分析中的用途：為各個(gè)備選方案做檢驗(yàn)?zāi)軌蚯逦谋硎境隹偟囊苿?dòng)距離、物流強(qiáng)度和發(fā)生的成本。這些都為管理者對(duì)布置進(jìn)行改善和提高提供了令人信服的評(píng)價(jià)依據(jù)將流程直接以線性方式表現(xiàn)于圖上，將路徑以曲線方式繪于圖上，使得圖形更加直觀 作出詳細(xì)的報(bào)告，闡明了個(gè)體和總的移動(dòng)距離，單純成本與總體成本，移動(dòng)的數(shù)量和次數(shù) 三、FACTORY FLOW分析所需要的基本數(shù)據(jù)輸入 在進(jìn)行設(shè)施布置的績(jī)效分析之前需要輸入以下幾個(gè)方面的數(shù)據(jù)：一幅由FACTORYCAD繪制或由掃描所得的布置圖產(chǎn)

14、品各方面信息：數(shù)量信息、質(zhì)量信息等零部件流程信息：流程路線、流程距離、裝載及加工時(shí)間等物料搬運(yùn)設(shè)備信息：設(shè)備的重量、數(shù)量、路線、載荷量等。1FACTORY FLOW分析可以按照以下幾個(gè)步驟進(jìn)行：確定研究對(duì)象、面積和產(chǎn)品的影響因素確定各個(gè)細(xì)節(jié)信息，其中包括零部件信息、搬運(yùn)設(shè)備信息、 路程流量信息及數(shù)量信息等等 按照一定約束選擇可靠數(shù)據(jù)將各個(gè)信息有組織、有計(jì)劃地輸入調(diào)入由前面步驟生成的一個(gè)廠區(qū)布置圖生成報(bào)告和數(shù)據(jù)為分析所用調(diào)整其中的某個(gè)部分、某個(gè)細(xì)節(jié)，再重復(fù)進(jìn)行前面的步驟， 直到方案最優(yōu)或者達(dá)到滿意狀態(tài)為止。四、FACTORY FLOW操作步驟及實(shí)例分析 以某桌椅廠為例，以椅子的生產(chǎn)過(guò)程為研究對(duì)象，以最優(yōu)的廠區(qū)及生產(chǎn)流程設(shè)計(jì)為目標(biāo)，應(yīng)用FACTORY FLOW 對(duì)流程及設(shè)施布置進(jìn)行評(píng)價(jià)及優(yōu)化。四、FACTORY FLOW操作步驟及實(shí)例分析對(duì)椅子進(jìn)行物料流程分析四、FACTORY FLOW操作步驟及實(shí)例分析四、FACTORY FLOW操作步驟及實(shí)例分析物料搬運(yùn)設(shè)備的信息輸入 四、FACTORY FLOW操作步驟及實(shí)例分析原始的生產(chǎn)布置的物流強(qiáng)度分析示意圖:四、FACTORY FLO